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标题: VASP计算INCAR中的哪些项整个体系要保持一致 [打印本页]

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Author: dali 时间: 2023-8-25 21:32
标题: VASP计算INCAR中的哪些项整个体系要保持一致
整个体系在结构、能量以及频率的计算中，INCAR中有些项，比如ENCUT、PREC、k点要一致。请问大家以下几个选项：ISMEAR、SIGMA、EDIFF、NCORE、KPAR、EDIFFG、IBRION，在整个体系结构优化、能量计算以及频率的计算中哪项需要保持一致？

作者
Author: ahxb 时间: 2023-8-26 10:46
ISMEAR和SIGMA控制SCF迭代过程中电子展宽情况，设置不同值时有时计算出的能量不同，应当保持一致。
计算能量和频率时EDIFF应当不大于结构优化使用的值，小于的话更好。
NCORE和KPAR控制程序并行，原则上不影响结果。但相似结构的计算中使用相同的NCORE和KPAR会有相近的计算效率，有助于估计计算时间。
EDIFFG只有结构优化会用到，找过渡态用的EDIFFG可以略大于找极小值所用的值。所有找过渡态，以及所有找极小值的计算所用的EDIFFG应当分别保持一致。
IBRION在不同类型的计算中取值不同。

作者
Author: dali 时间: 2023-8-26 11:49

ahxb 发表于 2023-8-26 10:46
ISMEAR和SIGMA控制SCF迭代过程中电子展宽情况，设置不同值时有时计算出的能量不同，应当保持一致。
计算能 ...

感谢解答，也就是ISMEAR和SIGMA要始终保持一致，还有几个问题请教:
（1）能量和频率计算真的可以用与优化不同的EDIFF吗？有些人说是要一致。
（2）有的人说设置不同的NCORE和KPAR有时会影响结构或能量，我对这一点也感觉很奇怪，不知道是不是真的？
（3）EDIFFG是控制优化的精度，不控制能量精度，请问为什么要保持一致？
（4）IBRION需要保持一致吗？
谢谢！！

作者
Author: ahxb 时间: 2023-8-26 13:33

dali 发表于 2023-8-26 11:49
感谢解答，也就是ISMEAR和SIGMA要始终保持一致，还有几个问题请教:
（1）能量和频率计算真的可以用与优 ...

(1) 可以不一致。能量计算暂且不论，有的文章中EDIFF取1e-4，而通常用数值差分计算频率的时候，不同的结构之间的能量差也就在1e-4到1e-3 eV的量级，误差都快接近计算精度了，肯定不准，甚至容易出小虚频。按照我的经验，频率计算时EDIFF取1e-6时基本就足够准确了。也推荐在优化时将EDIFFG设置到这个值，但不必须。
(2) 这方面我经验不足，无法回答。
(3) 没有必须保持EDIFFG一致的理由，这只是习惯做法。
(4) 在同一个结构的优化过程中，换用不同的优化算法，比如先用IBRION=2粗略优化，然后改用IBRION=1也是很常见的情况。但即使设置了相同的EDIFFG，不同的优化算法停止的判据也有细微的差异。不过分讲究的话对不同的结构用不同的优化算法也完全可以。能量计算不涉及IBRION。至于频率计算，除非体系有对称性（极少数情况），否则只能用IBRION=5。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2023-8-26 20:26
本帖最后由卡开发发于 2023-8-26 20:28 编辑

dali 发表于 2023-8-26 11:49
感谢解答，也就是ISMEAR和SIGMA要始终保持一致，还有几个问题请教:
（1）能量和频率计算真的可以用与优 ...

精度足够高的情况都可以不一致，例如假定你体系ENCUT断按5000eV取，都收敛到1meV/1eV/atom的偏差后，然后一个体系ENCUT按5000eV一个按5500eV取，对你的结果会有多大影响？再比方说，一些带隙足够宽绝缘体系sigma取0.01和0.00001算出来的能量和力几乎没区别，那是不是在这个范围其实也随便取？事实上就是一般绝大部分的计算没办法真的达到那样的精度，计算量和计算机精度两方面都存在限制。而在这样限制存在的情况下我们肯定希望不同计算场景需要对一些性质做比较的时候误差是可以通过一些手段衡量和控制。

单独对于你的问题1来说，如果通过有限差分计算，其实相当于是有限位移产生的两个结构力在做比较，那就要看1e-5和1e-6两者力能产生多大差异，当然1e-5和1e-6事实上很可能都不是一个足够高的标准，所以是否有如下可能：
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而在更小的EDIIF如1e-10和1e-9则可能两条线会更加重合？但是，如果我只要无论怎样结构优化和频率都采用一致的EDIFF，就不需要考虑这两条线重合的程度？

作者
Author: dali 时间: 2023-8-26 22:04

卡开发发发表于 2023-8-26 20:26
精度足够高的情况都可以不一致，例如假定你体系ENCUT断按5000eV取，都收敛到1meV/1eV/atom的偏差后，然 ...

谢谢卡卡老师的回复，也就是目前通常采用的计算精度下，ISMEAR、SIGMA、EDIFF、EDIFFG这些参数在优化、静态自洽以及频率计算时还是要保持一致的，否则误差是难以控制的。这样理解对吗？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2023-8-26 22:49

dali 发表于 2023-8-26 22:04
谢谢卡卡老师的回复，也就是目前通常采用的计算精度下，ISMEAR、SIGMA、EDIFF、EDIFFG这些参数在优化、静 ...

上面只是说如果想规避虚频结构优化和频率计算一致也许更稳妥。主要看研究的问题对精度的需求，再比方对研究电子结构，如果体系的电子结构对结构变化不太敏感，可能一般用大sigma小k优化结构，然后用大k小sigma算单点或非自洽来得到电子结构信息，但如果比较敏感，那么优化结构阶段使用的参数也应该非常小心。

作者
Author: dali 时间: 2023-8-26 23:03

卡开发发发表于 2023-8-26 22:49
上面只是说如果想规避虚频结构优化和频率计算一致也许更稳妥。主要看研究的问题对精度的需求，再比方对研 ...

谢谢，但对于未知体系是不是不太容易知道到底几何结构对电子结是否敏感？看到很多文献的计算部分对于EDIFF、EDIFFG等参数也都只写了一个值，应该是保持一致比较稳妥吧？有一个问题，假如随着反应的进行，体系的带隙从金属变为半导体，这时到底该不该更改ISMEAR和SIGMA？是遵守同一研究体系用统一的ISMEAR和SIGMA，还是遵守不同带隙用不同的ISMEAR和SIGMA？谢谢！

作者
Author: 卡开发发 时间: 2023-8-26 23:41

dali 发表于 2023-8-26 23:03
谢谢，但对于未知体系是不是不太容易知道到底几何结构对电子结是否敏感？看到很多文献的计算部分对于EDIF ...

1、是，保持一直比较稳妥也比较方便阐述，但实际可以不同，上面其实简单提到了一些原因。
2、如果一个体系涉及到这两者的过渡或者存在窄带体系，最稳妥的方案是足够大的k和足够小的sigma以及合适的ismear（例如0）。如果只是各做各的，比方说各自弹性模量或者各自表面对分子的吸附等，其实不需要一样，各自测试到收敛就都能得到各自可靠的结果了。另外就是k其实在不同体系很难一致，因为晶胞尺寸会不一样，应该固定kspacing。

作者
Author: zixuan 时间: 2023-8-30 09:36
ENCUT不需要保持一致，只要ISIF=3的时候调高到体系最大ENMAX的1.3-1.5倍，其他时候用不到ISIF=3就可以使用默认值节省机时，vasp官网明确说了为什么ISIF=3要调大ENCUT，不调大的误差来源于哪里。PREC、k点等等也不需要一致，基本思想是结构优化可以精度低一点没关系，但是优化完进行具体性质计算的时候根据研究任务调整计算精度，一直保持一致用结构优化的底精度就会导致计算结果可能满足不了你的研究精度，如果结构优化也用高精度可能机时受不了。当然也分具体任务，比如声子谱计算就要从结构优化开始一直保持计算精度而且收敛到1e-8的最大原子受力。ISMEAR和SIGAM基本保持一致，不同体系选取规则也不一样，半导体和绝缘体无展宽计算准确的DOS等可以使用-5，但是要保证k点大于4个。后面EDIFF、NCORE、KPAR、EDIFFG、IBRION根本不需要一致，都要根据具体计算任务来确定，离谱的是IBRION就是用来指定计算任务的指令之一，为啥要一致？难道你优化的时候IBRION=2，频率计算也用2?

作者
Author: dali 时间: 2023-8-30 10:18

zixuan 发表于 2023-8-30 09:36
ENCUT不需要保持一致，只要ISIF=3的时候调高到体系最大ENMAX的1.3-1.5倍，其他时候用不到ISIF=3就可以使用 ...

感谢回复，看了很多VASP的纯计算文献，包括一些顶刊的文献。计算方法部分几乎都是整篇文章只用同一个ENCUT、PREC、EDIFF、EDIFFG；k点也只是算态密度或能带时改变，优化、单点、频率等任务k点也都是不变的。请问这是为什么？谢谢！！

作者
Author: 卡开发发 时间: 2023-8-30 11:06

dali 发表于 2023-8-30 10:18
感谢回复，看了很多VASP的纯计算文献，包括一些顶刊的文献。计算方法部分几乎都是整篇文章只用同一个ENCU ...

1、一致的这种推荐做法是VASP手册上有的，你可以参考这里，注意这里只是官方这么推荐，也并非原理上非得这么做不可。

2、楼上提到的结构优化精度可以低只能说是相对于变胞优化等不同的任务。并不表示这个精度可以任意低。当然，也许ENMAX推荐值也许一般情况足够，或是说ENMAX*1.3~1.5在变胞优化中足够，最稳妥的方案肯定是严格进行测试手册也有提到。

作者
Author: zixuan 时间: 2023-8-30 15:02

dali 发表于 2023-8-30 10:18
感谢回复，看了很多VASP的纯计算文献，包括一些顶刊的文献。计算方法部分几乎都是整篇文章只用同一个ENCU ...

因为ENCUT在现在超算环境中增加一些也不会增加太多机时，但是保证了计算进度的统一性，另外ENCUT越大用于展开波函数的平面波基数量越多，计算结果更精确，ENCUT可以增大更精确，但是在ISIF不等于3的时候其实没必要。但是计算声子谱不一样一定要一致，自洽收敛进度EDIFF和离子弛豫收敛精度EDIFFG只要符合研究要求就行，准确来说在一定的精度范围内，大家懒得去单独做测试，都会用一个保险一点的精度，毕竟现在计算资源也不是很匮乏。还有就是写文章，如果计算条件改太多，细节太多别人难以重复，而且自己写的时候一一交代又没特殊意义和技术含量，文中会显得冗余。大家基本都会全套计算用一个对于各个性质计算都比较稳妥的精度，懒得去改了，反正就是科技进步了算得快了，多花点机时无所谓。

作者
Author: dali 时间: 2023-8-30 16:53

卡开发发发表于 2023-8-30 11:06
1、一致的这种推荐做法是VASP手册上有的，你可以参考这里，注意这里只是官方这么推荐，也并非原理上非得 ...

感谢解答，有三个问题请教，
（1）晶胞参数优化ISIF=3要用1.5倍的ENCUT，后续的结构优化和性质计算用1倍的ENCUT，类似这种用不同的ENCUT只要满足精度，得到的结构一般是没问题的，但不同的ENCUT得到的能量是不是不可比？例如同一体的研究不同的ENCUT得到的能量是不是不能做差获得能量改变值？
（2）如果优化用EDIFF=1E-5，在此结构上频率计算用EDIFF=1E-7，这样可以吗？有人说频率计算的计算标准要严格与结构优化的一致，对吗？
（3）有人说频率计算要比优化用更低的EDIFF，甚至要到EDIFF=1E-7，真的有必要到1E-7吗？谢谢！！！

作者
Author: dali 时间: 2023-8-30 16:53

zixuan 发表于 2023-8-30 15:02
因为ENCUT在现在超算环境中增加一些也不会增加太多机时，但是保证了计算进度的统一性，另外ENCUT越大用于 ...

作者
Author: 卡开发发 时间: 2023-8-30 17:11

dali 发表于 2023-8-30 16:53
感谢解答，有三个问题请教，
（1）晶胞参数优化ISIF=3要用1.5倍的ENCUT，后续的结构优化和性质计算用1倍 ...

1、上面其实已经说了很多了，只要不同体系测到足够高的精度，即便不同其实没有什么影响。只是习惯上为了一致，用一样的情况多一些。

2、3、上面两层楼的意思你再好好看看。我的建议是，若整个体系都要进行结构优化和频率计算，那么整个体系建议EDIFF从一开始都用EDIFF=1e-6甚至是1e-7，可以避免一些不必要的麻烦。这样做也不是必须的，因为在EDIFF也许足够高对力的影响可以忽略。不管同或不同，出发点总是为了算出来的能量可以比较尽量减少不同系统之间做差的误差，习惯上都用整个体系当中最大那个，即
（1）A系统测试450eV收敛，B系统550eV收敛，那么都按550，这样肯定没问题
（2）A的ENCUT推荐值是400eV，B的ENCUT推荐是500eV，整体按500eV
当然，我不能确定推荐值是否足够可靠以至于真的可以不进行测试，尤其是涉及到频率、应力等等涉及到能量导数的计算。另外，测试的目的其实就是为了保证在可控的误差范围内使用不那么高的参数，比方ENCUT推荐值是550eV，但有可能实际测试400eV就会收敛，那用400eV就能节约计算量。因为平面波方法通常不是线性标度，在有限的配置上，我们如果要保证合适的计算效率，那么这种策略应该被考虑。

作者
Author: zixuan 时间: 2023-8-30 17:15
本帖最后由 zixuan 于 2023-8-30 17:18 编辑

第一个问题，无论是不同ENCUT还是其他影响计算精度的参数变了，都没有办法做横向对比，一定要保持一致

第二个问题，有两个不太合理的地方，首先计算声子谱要进行高精度的受力收敛，我一般是EDIFFG=-1E-7，如果要达到这个力的收敛标准，那么你的电子自洽迭代最少要达到EDIFF=1E-10，不然没有办法把结构优化到稳定，频率计算就会出现虚频。但是只要原子受力优化到高精度了，后续频率计算其实不需要自洽精度那么高，我实测过，结构优化EDIFF=1E-11，但是频率计算EDIFF=1E-6，也不会出现虚频

第三个问题，其实跟第二个一样，计算频率和声子谱，不一定要这么高的自洽精度，EDIFF=1E-6也可以，关键是你前期进行结构优化的时候离子步原子受力标准要尽可能的提高，提高到极限，最少优化到EDIFFG=-1E-6吧，我一般是-1E-7甚至是-1E-8

这是说计算频率是为了获得声子谱，以及通过虚频看材料稳定性的情况，但是如果计算频率只是为了做零点能矫正，完全没必要这么高精度，还是得根据你的研究目的和研究内容以及材料体系决定

作者
Author: dali 时间: 2023-8-30 18:51

卡开发发发表于 2023-8-30 17:11
1、上面其实已经说了很多了，只要不同体系测到足够高的精度，即便不同其实没有什么影响。只是习惯上为了 ...

非常感谢！！

作者
Author: dali 时间: 2023-8-30 19:01

zixuan 发表于 2023-8-30 17:15
第一个问题，无论是不同ENCUT还是其他影响计算精度的参数变了，都没有办法做横向对比，一定要保持一致

...

谢谢解答！看来整个体系的优化和频率计算的EDIFF最好是1E-6及以下。请问目前做70个原子左右（4个左右过渡金属，剩余为非金属）的体系，频率计算的目的是为了获得吉布斯自由能，优化和频率都用EDIFF=1E-5精度还能被认可吗？谢谢！

作者
Author: zixuan 时间: 2023-8-31 10:54
一般情况下自洽精度1E-5可以的

作者
Author: dingniu2 时间: 2023-10-8 16:37
本帖最后由 dingniu2 于 2023-10-8 16:38 编辑

zixuan 发表于 2023-8-30 17:15
第一个问题，无论是不同ENCUT还是其他影响计算精度的参数变了，都没有办法做横向对比，一定要保持一致

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你好，请问，需要A和B两个计算任务的能量作差求吸附能或结合能时，或者是比较异构体能量高低时。这两个计算任务是不是要保证控制计算精度的参数相同？请问如下涉及精度的计算参数和不涉及精度的计算参数分类正确吗？谢谢！！！
（1）涉及精度的计算参数：ENCUT、ISMEAR、SIGMA 、EDIFF、EDIFFG、IVDW 、PREC。
（2）不涉及精度的计算参数：ISTART（0或1）、ICHARG（0或2）、ISPIN（1或2）、LWAVE 、LCHARG、KPAR、NCORE 、NELM、NELMIN、ALGO（Normal或Fast）、NSW 、IBRION（1或2或3）、LORBIT（11或不设置）、POTIM。
比如A和B两个计算任务的能量作差求吸附能或结合能时，或者是比较异构体能量高低时。是不是要求（1）的参数值完全一致，而（2）的参数值只要最后收敛了，A和B两个计算任务都可以设置不同的值？

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